Definición de petróleo

Características del petróleo

Origen del petróleo

Yacimientos

Clasificación de los yacimientos

Exploración

Ingeniería de Yacimientos

Ingeniería de Perforación

Contenido

Definición de Petróleo

La palabra “Petróleo” proviene del latín Petra (piedra) y Oleum (aceite), así que el petróleo quiere decir aceite de piedra. Este aceite mineral que está dentro de la tierra, se compone de dos elementos principales que son el hidrógeno y el carbono, y que se puede encontrar en los estados físicos: líquido y gaseoso, según su composición, temperatura y presión a la que este sometido

Características

El petróleo se encuentra en el subsuelo, este impregna formaciones de tipo arenoso y calcáreo, ocupando los espacios o poros que existen entre los granos que constituyen la roca y en algunos casos, ocupando las fracturas causadas por esfuerzos que sufre la roca debido a movimientos geológicos, su color varía entre ámbar y el negro, y su densidad es menor que la del agua.

Existen varias condiciones que se deben presentar, siguiendo un determinado orden en el tiempo para que pueda haber un yacimiento de petróleo. Estas condiciones o eventos geológicos son la existencia de:

Roca generadora

Roca almacenadora

Trampa

Roca sello

Roca generadora

Cuando en una roca sedimentaria, como las areniscas, lutitas y calizas, reúnen las condiciones adecuadas de contenido de materia orgánica dispersa, llamada kerogeno; un buen ambiente de depósito; sepultamiento de 2 a 4 kilómetros de profundidad; temperaturas entre los 60 y los 110 grados centígrados; incremento en la presión y las reacciones bioquímicas necesarias, entonces se dará el proceso de transformación del kerogeno al petróleo y se tendrá, una roca generadora o roca madre del petróleo. El kerogeno puede ser de origen terrestre cuya transformación genera gas, o marino, que se transforma en aceite.

Roca almacenadora

Las rocas sedimentarias, particularmente las areniscas (compuestas de granos de arena mezcladas con arcilla y lutita), las rocas carbonatadas como las calizas (carbonato de calcio) y las dolomías (carbonato de magnesio), son las que comúnmente almacenan hidrocarburos, debido a sus propiedades petrofísicas, de porosidad y permeabilidad.

Trampas

Para que la acumulación de petróleo se pueda mantener, se requiere de la existencia de las llamadas trampas, que son estructuras geológicas cuya conformación permite almacenar los hidrocarburos. Las trampas pueden ser:

De tipo estructural

De tipo estratigráfico

De tipo combinado

Roca sello

Otra característica que debe de tener una roca almacenadora para convertirse en un yacimiento petrolero, es que tenga un sello impermeable que impida que los hidrocarburos se pierdan. Este sello, normalmente, se da por rocas muy densas, de baja porosidad y permeabilidad, como las lutitas, algunas calizas y, en ocasiones, intrusiones de sal o de roca ígnea.

Origen del petróleoLas distintas teorías sustentadas para determinar el origen del petróleo, datan desde 1866, pero el avance sobre la génesis de los hidrocarburos, por medio de la información química, geológica y bacteriológica ha permitido cancelar muchas teorías y acabar con los misterios sobre dicho origen. Las teorías desarrolladas y que no se han desechado son:

Teorías Inorgánicas o Minerales

Teorías Orgánicas

Teoría Cósmica

La teoría orgánica e la más aceptada por los científicos, ésta afirma que el Hidrógeno y el Carbono que forman el petróleo, provienen de restos de plantas y animales acumulados a través del tiempo geológico. A medida que se acomodaron los sedimentos, la acción de las bacterias junto con las condiciones de presión y temperatura dieron lugar a la formación de hidrocarburos.

MAGMA

ROCASÍGNEAS

SEDIMENTOSROCAS

SEDIMENTARIAS

ROCAS METAMÓRFICAS

ENFRIAMIENTO

EROSIÓN

CEMENTACIÓN

PRESIÓN

EROSIÓNCALOR PRESIÓN

EROSIÓN

CALOR

Ciclo evolutivo de las rocas

Yacimientos

Un yacimiento es un lugar donde el aceite y el gas pueden acumularse.

Un yacimiento de gas y aceite, no es un lago o río de petróleo y gas, que ocupa una caverna en la profundidad de la tierra.

El aceite y el gas se acumulan en los poros de las rocas. Los poros en las rocas forman el receptáculo o yacimiento.

Clasificación de los yacimientos

Los yacimientos productores se han agrupado considerando diversos factores, por lo que surgió la siguiente clasificación:

Por tipo de empuje

Por tipo de roca almacenadora

Por tipo de fluidos almacenados

Por tipo de empujePara que la energía de un yacimiento se manifieste y fluya naturalmente el aceite y el gas en la superficie, requieren de una fuerza llamada empuje. Existen diferentes tipos de empuje como son:

Empuje hidráulico

Empuje volumétrico (por expansión del gas)

Empuje mixto

Por tipo de roca almacenadora

Arenas o areniscas

Calizas detríticas

Calizas porosas cristalinas

Calizas fracturadas

Calizas oolíticas

Por tipo de fluidos almacenados

Yacimiento de aceite y gas disuelto

Yacimiento de aceite, gas disuelto y gas libre

Yacimiento de gas seco

Yacimiento de gas húmedo

Yacimiento de gas y condensado

Exploración

La exploración petrolera se puede definir como el conjunto de actividades realizadas en campo y en gabinete, que tienen como objetivo la búsqueda y localización de yacimientos petroleros.

Dependiendo de la forma en que se obtiene la información, los métodos de exploración se dividen en dos grandes grupos:

Métodos indirectos

Métodos directos

Métodos indirectos

En este método se adquieren los datos del subsuelo desde la superficie y se interpretan para establecer hipótesis sobre las formaciones, su estructura, clasificación de las rocas, etcétera, todo lo cual lleva a establecer la existencia de trampas capaces de contener hidrocarburos

Métodos directos

En los métodos directos, la información proviene del análisis de las muestras de roca obtenidas durante la perforación de pozos; así como del registro e interpretación de los perfiles obtenidos a través de sondas eléctricas, electrónicas o sónicas que se introducen en los pozos durante su perforación.

Los dos métodos se complementan, ya que toda información adicional, permitirá optimizar el conocimiento que se tenga sobre el yacimiento y con ello, desarrollar los mejores planes para su explotación.

Para poder encontrar lugares en el subsuelo que pudieran contener petróleo, comúnmente llamados yacimientos, es necesario hacer el proceso de exploración, el cual inicia con un reconocimiento superficial de las zonas probables que presenten ciertas características necesarias para suponer que ahí puede haber un yacimiento petrolero (métodos indirectos), posteriormente se deben llevar a cabo una serie de estudios sismológicos, que nos determinarán si existen o no objetivos petroleros, si el resultado es positivo de los estudios, se determinan las localizaciones potenciales de almacenar los hidrocarburos.

Ya que se tiene toda esta información, la única manera de confirmar los resultados de los estudios es mediante la perforación de un primer pozo, llamado Pozo Exploratorio, el cual nos presentará de manera física todas las predicciones que hicieron los estudios anteriores (métodos directos).

Si el resultado de este pozo es bueno, se tiene que perforar mas pozos para delimitar el yacimiento y poder pasar a la Ingeniería de Yacimientos.

Ingeniería de Yacimientos

Una vez que se ha confirmado la presencia de hidrocarburos mediante el pozo exploratorio, se lleva a cabo una evaluación técnico económica para el desarrollo total del campo. Se realiza la caracterización y evaluación de la formación productora, a través del análisis del comportamiento de la producción y presión de los primeros pozos y se realiza una simulación del yacimiento para definir el régimen de explotación más rentable.

Ingeniería de Perforación

Al perforar un pozo, se utiliza de manera general, un sistema rotatorio que consiste en hacer girar una barrena conectada a una tubería para taladrar la roca. Los recortes resultantes son llevados a superficie a través del espacio anular formado por las paredes de la formación rocosa y la tubería suspendidos en un fluido diseñado especialmente para esta operación.

La industria clasifica generalmente a los pozos como:

Pozos Exploratorios

Pozos de Desarrollo

Pozos Delimitadores

Pozos Exploratorios

Un Pozo Exploratorio es aquel que se utiliza para determinar en donde se encuentra el aceite o gas en formaciones dentro del subsuelo. Si un Pozo Exploratorio descubre aceite y/o gas se pueden perforar muchos pozos para verificar que el pozo exploratorio encontró una trampa con hidrocarburos. Un pozo que encuentra aceite y gas puede no justificar la explotación del yacimiento ya que saldría mas cara la inversión que las ganancias.

Pozos de Desarrollo

Un Pozo de desarrollo es perforado en campos petroleros existentes. Se perfora este tipo de pozos para extraer la mayor cantidad de hidrocarburos del campo petrolero.

El número de pozos de desarrollo en un yacimiento en particular depende de su tamaño y características. En general, entre más grande el tamaño del yacimiento se necesitarán más pozos de desarrollo para su explotación.

Pozos Delimitadores

Los Ingenieros estudian cuidadosamente las características productoras del campo, entonces determinan el número de pozos en los límites del campo productor para determinar las fronteras del campo, dichos pozos se les da el nombre de Pozos Delimitadores.

Equipos de Perforación

Equipos de Perforación

Los diferentes tipos de pozos se pueden perforar en dos ambientes principales: El terrestre y el marino, para cada uno, existen diferentes conjuntos de equipos y herramientas que permiten la perforación de los pozos. La clasificación de los equipos es la siguiente:

Terrestres

Marinos

Equipos terrestresLos equipos terrestres se clasifican en:

Convencionales

Móviles

La diferencia entre ambos es que los primeros tienen una capacidad mayor en la profundidad de perforación y los segundos disponen de un conjunto de malacates y motores de combustión interna mentados sobre un remolque que se auto transporta. Así, cuenta con mayor facilidad de transporte de una localización a otra, pero con menor capacidad en la profundidad de perforación.

Equipos marinosLos equipos marinos se clasifican en:

Fijos

- Plataformas fijas ancladas

- Plataformas auto elevables

- Plataformas de piernas tensadas

- Sumergibles

Flotantes

- Semi sumergibles

- Barcos perforadores

- Barcazas

EQUIPOS DE PERFORACION ROTATORIA

EQUIPOS DE PERFORACION ROTATORIA

TERRESTRESTERRESTRES LACUSTRESLACUSTRES MARINOSMARINOS

CONVENCIONALESCONVENCIONALES

AUTOTRANSPORTABLESAUTOTRANSPORTABLES

PLATAFORMAS FIJASPLATAFORMAS FIJAS

FLOTANTESFLOTANTES

PLATAFORMASAUTOELEVABLES

PLATAFORMASAUTOELEVABLES

OCTAPODOSOCTAPODOS

TETRAPODOSTETRAPODOS

TRIPODESTRIPODES

ESTRUCTURASALIGERADAS

ESTRUCTURASALIGERADAS

PIERNAS INDEPENDIENTES

PIERNAS INDEPENDIENTES MATT*

MATT*

BARCOPERFORADOR

BARCOPERFORADOR SEMISUMERGIBLE

SEMISUMERGIBLE

Equipos de perforación

Terrestre

SERVICIOPROFUNDIDAD

Pies Metros

Ligero 3,000 – 5,000 1,000 – 1,500

Mediano 4,000 – 10,000 1,200 – 3,000

Pesado 12,000 – 16,000 3,500 – 5,000

Ultra Pesado 18,000 – 25,000 5,500 – 7,500

Capacidades

Lacustre (Barcazas sumergibles)Ideales para perforar en aguas muy someras. Pueden navegar o ser remolcados.

Se sumergen cuando los compartimientos del casco son inundados con agua.

El equipo se apoya en el lecho del agua y parte del mismo queda por encima del nivel del agua para permitir el trabajo de la cuadrilla de perforación.

Estos equipos son apropiados para pantanos poco profundos, ríos y aguas interiores.

Construidos especialmente como sumergibles.

Profundidades típicas del agua son de 20 pies.

Plataformas Móviles Auto-Elevables

Poseen patas estructurales que se pueden subir y bajar a voluntad.

Cuando las patas son levantadas el equipo flota en el agua y puede ser remolcado o transportado por barco a otra localización.

Al llegar a la nueva localización se bajan las patas hasta que penetren y se afiancen sobre el lecho marino. La plataforma se eleva entonces sobre el nivel del agua.

Las plataformas Auto – Elevables pueden perforar en aguas hasta de 400 pies.

Plataformas Fijas Autosuficientes

Permanecen inmóviles una vez construidas.

Pueden perforar varios pozos desde una misma localización.

Pueden ser autosuficientes o asistidos por barcazas de servicio.

Tres tipos de Plataformas Fijas son: Soportadas sobre pilotes de acero, montadas sobre tubo conductor hincado, y montadas sobre pedestal de concreto sumergido.

Equipos Semi-Sumergibles

Tienen patas y apoyos huecos. Como las sumergibles, las patas son inundadas.

Sin embargo, se requieren anclas y/o impulsores y posicionadores para mantener el equipo en posición.

Cuando se emplean impulsores, se llaman de Posicionamiento Dinámico (Controlado por computadora), con este sistema se mantiene el equipo estable sobre el pozo a perforar.

Utilizan instalaciones submarinas para control del pozo fluyendo – BOP´s.

Barcos Perforadores

Son unidades flotantes costa afuera auto-propulsadas.

Emplean sistema para control de reventones similares a los Semi-Sumergibles.

Una Placa-Base de acero con hueco central se posiciona en el lecho marino para indicar el sitio en donde se perforará el pozo.

Los equipos Semi-Sumergibles y Barcos Perforadores se posicionan sobre la placa para comenzar la perforación del pozo a través de ellas.

Resumen de los Equipos de Perforación